ISO 23380:2013
(Main)Selection of methods for the determination of trace elements in coal
Selection of methods for the determination of trace elements in coal
ISO 23380:2013 provides guidance on the selection of methods used for the determination of trace elements in coal. The trace elements of environmental interest include antimony, arsenic, beryllium, boron, cadmium, chlorine, chromium, cobalt, copper, fluorine, lead, manganese, mercury, molybdenum, nickel, selenium, thallium, vanadium, and zinc. The radioactive trace elements thorium and uranium can be added to this list.
Sélection des méthodes de détermination des éléments en traces dans le charbon
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ
ISO
СТАНДАРТ
23380
Второе издание
2013-09-01
Выбор методов определения
микроэлементов в угле
Selection of methods for the determination of trace elements in coal
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 23380:2013(R)
©
ISO 2013
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 23380:2013(R)
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2013
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO, которое должно быть получено после запроса о разрешении, направленного по
адресу, приведенному ниже, или в комитет-член ISO в стране запрашивающей стороны.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright @ iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2013 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 23380:2013(R)
Содержание Страница
Предисловие . iv
Введение . v
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Термины и определения . 1
4 Аббревиатуры . 1
5 Обзор методов . 2
5.1 Общие положения . 2
5.2 Мышьяк и селен . 2
5.3 Бор . 2
5.4 Сурьма, бериллий, кадмий, хром, кобальт, медь, свинец, марганец, молибден,
никель, таллий, ванадий, цинк, торий и уран . 2
5.5 Хлор . 3
5.6 Фтор . 3
5.7 Ртуть . 4
6 Использование сертифицированных материалов сравнения . 4
7 Обработка результатов . 4
8 Чувствительность . 5
9 Представление результатов . 5
10 Прецизионность . 6
11 Протокол испытания . 6
Приложение А (информативное) Схема анализа при определении микроэлементов . 7
Приложение В (информативное) Альтернативные способы получения раствора при анализе
угля . 8
Библиография . 9
© ISO 2013 – Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 23380:2013(R)
Предисловие
ISO (Международная организация по стандартизации) является всемирной федерацией национальных
органов по стандартизации (членов ISO). Работа по подготовке Международных стандартов
проводится Техническими Комитетами ISO. Каждый член ISO имеет право быть представленным в
Комитете, занимающемся интересующими его проблемами. В работе Комитетов принимают участие
также различные правительственные и неправительственные международные организации, связанные
с ISO. В своей работе ISO тесно взаимодействует с Международной электро-технической комиссией
(IEC) по вопросам стандартизации в области электротехники.
Процедуры, в соответствии с которыми был разработан и утвержден настоящий документ, изложены в
Директивах ISO/IEC, Часть 1. В частности, соблюдены все требования, касающиеся правил
согласования документов ISO разного типа. Настоящий документ издан в соответствии с
редакционными правилами, приведенными в Директивах ISO/IEC, Часть 2. www.iso.org/directives
Обращаем Ваше внимание на то, что некоторые положения настоящего стандарта могут являться
субъектами патентного права. ISO не несет ответ-ственности за соблюдение патентных прав.
Сведения о патентных правах, зарегистрированных в период подготовки настоящего документа,
приведены в разделе Введение и/или в реестре патентных деклараций ISO. www.iso.org/patents
Торговые названия, использованные в настоящем документе, приведены для удобства пользователей,
что не является нарушением авторских прав.
Комитетом, ответственным за этот документ, является ISO/TC 27, Твердые минеральные топлива,
Подкомитет ПК 05, Методы анализа.
Настоящее второе издание отменяет и заменяет первое издание (ISO 23380:2008) в результате его
пересмотра и внесения минимальных изменений.
iv © ISO 2013 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 23380:2013(R)
Введение
Значимость определения микроэлементов в угле и коксе в настоящее время возрастает в связи с тем,
что большое внимание стало уделяться влиянию этих элементов на окружающую среду. Для
получения правильных и точных результатов определения микроэлементов необходимо, чтобы
стандартные методы их определения были доступны и были основаны на надежных и правильных
процедурах.
Целью настоящего Международного стандарта является оказание помощи в выборе доступного
метода, подходящего для определения содержания микроэлементов в угле.
© ISO 2013 – Все права сохраняются v
---------------------- Page: 5 ----------------------
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 23380:2013(R)
Выбор методов определения микроэлементов в угле
1 Область применения
Настоящий Международный стандарт является руководством при выборе методов определения
микроэлементов в угле. К микроэлементам, важным с точки зрения защиты окружающей среды,
относят сурьму, мышьяк, бериллий, бор, кадмий, хлор, хром, кобальт, медь, фтор, свинец, марганец,
ртуть, молибден, никель, селен, таллий, ванадий и цинк. К этому перечню можно добавить
радиоактивные микроэлементы торий и уран.
Настоящий Международный стандарт не регламентирует методов определения отдельных
микроэлементов. Для подтверждения правильности любого используемого метода проводят анализ
подходящего сертифицированного материала сравнения (см. ISO Руководство 33).
2 Нормативные ссылки
Данный Международный стандарт содержит ссылки на следующие нормативные документы или их
части, обязательные к применению. Если ссылка на документ содержит дату, обязательным к
применению является именно данное издание. Если ссылка на документ не содержит даты,
обязательным к применению является последнее издание (включая все изменения).
ISO 1213-2, Твёрдые минеральные топлива. Словарь. Часть 2. Термины, относящиеся к отбору,
испытанию и анализу проб
ISO 5725 (все части), Точность (правильность и прецизионность) методов измерений и
результатов
ISO Руководство 33, Материалы сравнения. Практика использования материалов сравнения
3 Термины и определения
В настоящем стандарте использованы термины и определения по ISO 1213-2.
4 Аббревиатуры
AAS атомно-абсорбционная спектрометрия
AFS атомно-флуоресцентная спектрометрия
CVAAS атомно-абсорбционная спектрометрия с атомизацией методом холодного пара
GFAAS атомно-абсорбционная спектрометрия с атомизацией в графитовой печи
IC ионная хроматография
ICP-AES атомно-эмиссионная спектрометрия с возбуждением спектра индуктивно связанной
плазмой, часто обозначают как ICP-OES – оптическая эмиссионная спектрометрия с
возбуждением спектра индуктивно связанной плазмой
ICP-MS масс-спектрометрия с возбуждением спектра индуктивно связанной плазмой
© ISO 2013 – Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 23380:2013(R)
INAA инструментальный нейтронно-активационный анализ
ISE ион-селективный электрод
XRF рентгенофлуоресцентная спектрометрия
5 Обзор методов
5.1 Общие положения
Краткое описание методов определения каждого из микроэлементов приведено ниже. Процедуры,
проводимые при определении микроэлементов, схематично отражены в Приложении А.
Обязательно проводят определение влаги в пробе для пересчета результатов на другие состояния
топлива, отличные от "воздушно-сухого".
ПРИМЕЧАНИЕ 1 При анализе возможно использовать разложение проб не озоленных углей. Обзор таких
методов разложения приведен в Приложении В.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Бор, хлор, фтор, ртуть и селен улетучиваются при озолении угля, поэтому невозможно
оценить содержание этих элементов в угле, анализируя его золу, полученную стандартным методом.
Если для разложения пробы проводят ее озоление, необходимо определять зольность пробы при
данных условиях озоления для дальнейшего пересчета содержания микроэлемента на уголь (см.
[6]
раздел 7). Процедуры озоления описаны в ISO 15238 . Угли озоляют в лотках из огнеупорной
керамики или кварца или в тиглях/чашках из платины или платинового сплава в муфельной печи,
предназначенной для озоления углей в лаборатории. Печь медленно, в течение 1-3 часов, нагревают
до температуры не более 500°С и выдерживают пробу при этой температуре до полного окисления
углеродсодержащего материала, но не более 18 ч. Скорость нагрева подбирают так, чтобы избежать
воспламенения и механических потерь пробы.
5.2 Мышьяк и селен
Мышьяк и селен определяют в виде их водородных соединений методом атомно-абсорбционной или
атомно-флуоресцентной спектрометрии, для чего пробу угля озоляют в присутствии смеси Эшка при
температуре 800°С, а затем обрабатывают соляной кислотой. Рекомендуемый метод определения
[3]
мышьяка и селена в угле установлен ISO 11723 .
Мышьяк в угле может быть определен путем анализа золы, полученной в лаборатории при
температуре не более 500°С. Селен испаряется при более низких температурах и поэтому в золе не
накапливается. Международный стандарт на метод определения мышьяка в золе угля отсутствует.
Подходящая процедура анализа состоит в переведении золы в раствор путем сплавления или
обработки золы смесью кислот (азотной, соляной и фтористоводородной), получении водородного
соединения мышьяка путем гидрирования и определении мышьяка методом AAS или AFS. Мышьяк
также может быть определен методом ICP-MS, если есть возможность устранить интерференцию,
вызванную хлоридом аргона.
5.3 Бор
Бор определяют методом ICP-AES, для чего пробу угля озоляют в присутствии смеси Эшка при
температуре 800°С, а затем растворяют в соляной кислоте (см. AS 1038.10.3). Процесс приготовления
анализируемого раствора аналогичен тому, который используется при определении мышьяка и
[3]
селена, и описан в ISO 11723 .
5.4 Сурьма, бериллий, кадмий, хром, кобальт, медь, свинец, марганец, молибден,
никель, таллий, ванадий, цинк, торий и уран
5.4.1 Общие положения
2 © ISO 2013 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 23380:2013(R)
Сурьму, бериллий, кадмий, хром, кобальт, медь, свинец, марганец, молибден, никель, таллий,
ванадий, цинк, торий и уран определяют с помощью различных спектрометрических приборов
(см. ASTM D 6357).
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Некоторые из этих микроэлементов могут быть определены методом XRF, однако
чувствительности этого метода недостаточно для точного определения бериллия, кадмия, таллия, тория и урана.
Рекомендуемый ход анализа описан ниже.
а) Пробу угля озоляют при максимальной температуре 500°С для удаления углеродсодержащего
материала.
b) Приготовленную для анализа золу растворяют сплавлением (см. AS 1038.14.1) или обработкой
смесью кислот (азотной, соляной и фтористоводородной). Такой способ переведения
анализируемого вещества в раствор применим при анализе золы угля. Следует отметить, что
торий и уран могут образовывать нерастворимые фтористые соединения, и для предотвращения
такого образования в присутствии фтористоводородной кислоты необходимо предпринимать
специальные меры. Торий и уран следует определять в течение первых двух часов после
приготовления раствора золы в смеси кислот или раствор следует частично упарить для
удаления фтористоводородной кислоты.
Полученный таким образом раствор, в который добавляют борную кислоту для связывания в
комплекс ионов фтора, используют для определения микроэлементов методами ICP-AES и ICP-
MS.
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 23380
Second edition
2013-09-01
Selection of methods for the
determination of trace elements in coal
Sélection des méthodes de détermination des éléments en traces
dans le charbon
Reference number
ISO 23380:2013(E)
©
ISO 2013
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 23380:2013(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2013
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 23380:2013(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Abbreviations. 1
5 Discussion of methods . 2
5.1 General . 2
5.2 Arsenic and selenium . 2
5.3 Boron . 2
5.4 Antimony, beryllium, cadmium, chromium, cobalt, copper, lead, manganese, molybdenum,
nickel, thallium, vanadium, zinc, thorium, and uranium . 2
5.5 Chlorine . 3
5.6 Fluorine . 3
5.7 Mercury . 3
6 Use of certified reference materials . 3
7 Calculation of results . 4
8 Sensitivity . 4
9 Reporting of results . 5
10 Precision . 6
11 Test report . 6
Annex A (informative) Scheme of analysis for trace elements . 7
Annex B (informative) Alternative dissolution procedures for coal . 8
Bibliography . 9
© ISO 2013 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 23380:2013(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2. www.iso.org/directives
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of any
patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or on
the ISO list of patent declarations received. www.iso.org/patents
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
The committee responsible for this document is ISO/TC 27, Solid mineral fuels, Subcommittee SC 5,
Methods of analysis.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 23380:2008), of which it constitutes a
minor revision.
iv © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 23380:2013(E)
Introduction
The determination of trace elements in coal and coke is becoming more important due to the considerable
emphasis being placed on the effect of these elements on the environment. In order to have accurate and
precise results for the analysis of trace elements, it is imperative that standard methods be available and
that these methods be based on reliable procedures.
The objective of this International Standard is to assist in the selection of the appropriate methods
available to determine the common trace elements in coal.
© ISO 2013 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 23380:2013(E)
Selection of methods for the determination of trace
elements in coal
1 Scope
This International Standard provides guidance on the selection of methods used for the determination
of trace elements in coal. The trace elements of environmental interest include antimony, arsenic,
beryllium, boron, cadmium, chlorine, chromium, cobalt, copper, fluorine, lead, manganese, mercury,
molybdenum, nickel, selenium, thallium, vanadium, and zinc. The radioactive trace elements thorium
and uranium can be added to this list.
This International Standard does not prescribe the methods used for the determination of individual
trace elements. The analysis of appropriate certified reference materials (CRMs) is essential to confirm
the accuracy of any method used (see ISO Guide 33).
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1213-2, Solid mineral fuels — Vocabulary — Part 2: Terms relating to sampling, testing and analysis
ISO 5725 (all parts), Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results
ISO Guide 33, Reference Materials — Good practice in using reference materials
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 1213-2 apply.
4 Abbreviations
AAS atomic absorption spectrometry
AFS atomic fluorescence spectrometry
CVAAS cold-vapour atomic absorption spectrometry
GFAAS graphite-furnace atomic absorption spectrometry
IC ion chromatography
ICP-AES inductively coupled plasma atomic emission spectrometry — often referred to as ICP-OES,
i.e. inductively coupled plasma optical emission spectrometry
ICP-MS inductively coupled plasma mass spectrometry
INAA instrumental neutron activation analysis
ISE ion-selective electrode
XRF x-ray fluorescence spectrometry
© ISO 2013 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 23380:2013(E)
5 Discussion of methods
5.1 General
A summary of techniques applicable to the determination of each of the trace elements is discussed
below. A schematic of procedures used for trace element determinations is given in Annex A.
It is critical that moisture be determined on the sample to enable calculation to bases other than “air-dried”.
NOTE 1 There are digestion procedures applicable to unashed coal. The application of these is discussed in Annex B.
NOTE 2 Boron, chlorine, fluorine, mercury, and selenium are released if coal is ashed; thus, it is not possible to
estimate the concentration of these elements in coal by analysing laboratory-prepared ash.
Where digestion procedures require ashing of the coal, it is critical to determine the ash yield to
enable calculation of trace elements content in the coal sample (see Clause 7). Ashing procedures are
[6]
described in ISO 15238 . Coals are ashed in silica or quartz dishes, or in platinum or platinum alloy
crucibles/basins, in a conventional ashing furnace. The furnace temperature is ramped from ambient
to a maximum of 500 °C over 1 h to 3 h and held at this temperature until the carbonaceous material is
completely oxidized or for a maximum of 18 h. The ramp rate is selected to avoid ignition and mechanical
loss of sample.
5.2 Arsenic and selenium
Arsenic and selenium are determined by hydride generation/atomic absorption or atomic fluorescence
techniques following the ashing of the coal at 800 °C in the presence of Eschka mixture and dissolution
[3]
with hydrochloric acid. ISO 11723 is the recommended method for the determination of arsenic and
selenium in coal.
Arsenic can be determined in coal by the analysis of ash prepared in a laboratory at a temperature no
greater than 500 °C. Selenium is vaporized at quite low temperatures and is not recovered in ash. There
is no International Standard for the determination of arsenic in coal ash. A suitable procedure is the
dissolution of the ash either by fusion or by mixed acids (nitric, hydrochloric, and hydrofluoric acids)
and determination of the analyte by hydride/AAS or hydride/AFS. This element can also be determined
by ICP-MS if the interference caused by argon chloride is eliminated.
5.3 Boron
Boron is determined by ICP-AES following the ashing of the coal at 800 °C in the presence of Eschka
mixture and dissolution with hydrochloric acid (see AS 1038-10.3). This dissolution procedure is the
[3]
same as that used for arsenic and selenium. The procedure is set out in ISO 11723 .
5.4 Antimony, beryllium, cadmium, chromium, cobalt, copper, lead, manganese, molyb-
denum, nickel, thallium, vanadium, zinc, thorium, and uranium
5.4.1 General
Antimony, beryllium, cadmium, chromium, cobalt, copper, lead, manganese, molybdenum, nickel,
thallium, vanadium, zinc, thorium, and uranium are determined by various spectrometric techniques
(see ASTM D6357).
NOTE 1 A number of these trace elements can be determined by XRF. However, in general, the sensitivity is too
low to accurately determine beryllium, cadmium, thallium, thorium, and uranium by XRF.
Recommended procedures are summarized below.
a) The coal sample is ashed at a maximum temperature of 500 °C to remove the carbonaceous matter.
2 © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
I
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.